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晃电的原因、危害和治理

来源:磐石安全、应急管理报、机械行业小能手 发布时间:2024/01/09

       【典型案例】

       2023年5月8日,新疆广汇新能源有限公司安排中化二建集团有限公司7名施工人员对B系列6号气化炉进行安装恢复工作,当日12时30分左右现场出现一次晃电导致气化炉停工,晃电恢复开工过程中,新疆广汇新能源有限公司未对6号气化炉现场施工人员进行警示并要求撤离,以致发生闪爆事故,造成1人死亡、6人受伤(其中2人重伤),直接经济损失460.78万元。

       【原因】

       供配电系统在运行中受到各种因素的影响,比如外电网受台风、雷电、暴雨等恶劣天气的影响、以及供配电系统内部设备故障等原因,电网电压波动和停电事故常有发生,供电系统不可避免地出现供电网络瞬时失压或电压波动的现象,俗称“晃电”。

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       据资料介绍,一般交流接触器当电压低于线圈额定电压的50%,时间超过一个周波时接触器释放;当电压低于80%甚至更高,持续五个周期时接触器也释放。

       在使用变频器调节控制电动机的场合,由于一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能,变频器的逆变器件为GTR时,一旦失压(指电压下降至额定电压的70%,个别变频器为76%)或停电,控制电路将停止向驱动电路输出信号,使驱动电路和GTR全部停止工作,电动机将处于自由制动状态;逆变器件为IGBT时,在失压或停电后,将允许变频器继续工作一个短时间td,若失压或停电时间to<td,变频器将平稳过渡运行,若to>td,变频器自我保护停止运行。在电源晃电较为强烈时,有可能使变频器调速的电动机停止运行。 

       晃电时由于电压低,会导致电动机过电流,从而使电动机热保护动作而跳闸。在石化企业中,大量应用的交流接触器受晃电影响释放跳闸的情况出现相对较多,晃电导致电动机过电流的情况出现不多,由于变频器应用相对交流接触器应用较少,晃电导致变频器停止的情况也不多。

       【危害】

       1.对公共用户影响较小

       2.对石油化工企业影响较大

       一般来说,石油化工生产企业的生产工艺复杂、连续性强,具有高温、高压、易燃、易爆、易中毒及强腐蚀等特点,对供电系统电能质量及供电可靠性要求较高。当发生电网电压波动等晃电现象时,造成公司供电系统全厂失压和数百台电动机跳闸和设备停机等重大事故发生,而晃电电网电压恢复后电气设备不能自动恢复运行,导致生产系统紊乱和设备事故;对于大型装置来说,如果人工进行恢复,不仅调动了大量的人力、物力,且人员到位需要耗较长时间。

       晃电对化工生产企业会造成以下几点影响:

       1、电网电压波动

       在化工生产企业中正常的电网电压基本保持稳定,不会产生很大的波动,但是在晃电时电网电压都会有明显的降低;当电压有明显的降低时,电动机出力降低、接触器电磁铁释放、低压进线断路器失压脱扣、变频器、软启动器停止运行等。

       2、设备损坏

       在化工企业中因晃电而造成的设备损坏事故主要有:压缩机、汽轮机、发电机、高压锅炉给水泵等使用稀油站对设备轴瓦进行润滑的大型设备。在化工生产企业晃电的瞬间,稀油站的润滑油泵电机接触器释放,油泵停止运行,导致油站供油油压降低,轴瓦容易因缺油而损坏。

       3、生产中断

       化工生产企业中电动机大多采用交流接触器、软启动器、变频调速器和真空断路器等控制启动;当化工生产企业发生晃电时交流接触器、真空断路器释放,软启动器、变频调速器停机;导致关键设备停机,而关键设备停机后又会导致大机组、甚至整个生产装置连锁停机,导致连续生产过程被迫中断、生产装置停车。

       4、火灾、爆炸事故

       化工生产企业发生晃电时,电网电压大幅度下跌,同时还伴随着电网大电流的产生。如果电流足够大而故障又发生在有限的密闭空间,此时必然伴随着火灾、爆炸事故的发生。

晃电对化工企业是灾难性的,轻者十几万、上千万的经济损失,严重的还会发生火灾、爆炸乃至人身伤害,对化工生产企业来讲就是灾难的几秒钟。由于电网晃电对化工生产企业的生产系统运行威胁很大,故对其供电系统防晃电优化,提升电网运行质量是非常有必要的。

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       【治理】

       从理论上来说,在任何一级设备上治理都可以改善电能质量,而花费的费用与时间却不同。下图所示为在不同层面上解决电压骤降所花费的成本。    

电压骤降从电力供应源头治理到整条生产线的治理、设备级的治理,再到设备控制级的治理,治理费用以数量级的比例下降。因此从治理成本及有效性来说,更提倡在设备末端进行治理,甚至是深入到设备内部的电气控制元器件处治埋。越是靠近末端进行治理,所花费成本越少,亦能达到同样的治理效果(石化、矿场等行业中无人值守且需要连续运行的电动机可使用抗晃电装置)。


       【事故应急预案】

       今后遇到雷雨天气一定要加强巡检,电仪当班人员驻留在开闭所和5#配电室时刻注意10KV进线电压的变化,如出现10KV外部进线失电的情况,马上分开进线断路器,随后把所有断路器都分开,以免突然来电造成的伤害。来电后根据装置的重要性、设备的重要性,迅速通知调度逐一送电恢复生产。如遇到内部停电,事故原因查明后要迅速通知调度进行快速送电恢复生产。